【正文】 現(xiàn)已實(shí)用的有 227 觸點(diǎn) ( 中心距 )和 447 觸點(diǎn) ( 中心距 )的陶瓷 LGA，應(yīng)用于高速邏輯 LSI 電路。指帶窗口 CLCC 和帶窗口的 陶瓷 QFJ 的別稱 (見(jiàn) CLCC 和 QFJ)。 2 Pin Grid Array(Surface Mount Type) 表面貼裝 型 PGA。 PQFP 封裝的主板聲卡芯片 1 CPAC(globe top pad array carrier) 美國(guó) Motorola 公司 對(duì) BGA 的別稱 (見(jiàn) BGA)。 Intel 系列 CPU 中 8028 80386和某些 486主板芯片采用這種封裝形式。支持 PCI Express X16接口，提供 顯卡 最高 8GB/s 雙向傳輸帶寬。部 分半導(dǎo)體廠家采用此名稱。常用于液晶顯示驅(qū)動(dòng) LSI，但多數(shù)為定制品。另外，用低熔點(diǎn)玻璃密封的陶瓷 DIP 也稱為 cerdip(見(jiàn) cerdip)。 歐洲 半導(dǎo)體廠家 多用此名稱。帶有窗口的 用于封裝紫外線擦除型 EPROM 以及帶有 EPROM 的微機(jī)電路等。散熱性比塑料 QFP 好，在自然空冷條件下可容許 1. 5～ 2W 的功率。例如， CDIP 表示的是 陶瓷 DIP。有的認(rèn)為 ， 由于焊接的中心距較大，連接可以看作是穩(wěn)定的，只能通過(guò)功能檢查來(lái)處理。 封裝本體也可做得比 QFP(四側(cè)引腳扁平封裝 )小。適合便攜式應(yīng)用 由于底部中央的大暴露焊盤被焊接到 PCB 的散熱焊盤上，這使得 QFN 具有極佳的電和熱性能。因?yàn)?MCM 高成品率要求各類 lC 芯片都是良好的芯片 (KGD)，而裸芯片無(wú)論是生產(chǎn)廠家還是使用者都難以全 面測(cè)試?yán)匣Y選，給組裝 MCM 帶來(lái)了不確定因素。無(wú)論采用何種封裝技術(shù)后的裸芯片，在封裝后裸芯片的性能總是比未封裝的要差一些。由于體積小、重量輕，加上杰出的電性能和 熱性能，這種封裝特別適合任何一個(gè)對(duì)尺寸、重量和性能都有要求的應(yīng)用。而且正越來(lái)越多地應(yīng)用于移動(dòng)電話、數(shù)碼錄像機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品上。 CSP 與 BGA結(jié)構(gòu)基本一樣，只是錫球直徑和球中心距縮小了、更薄了，這樣在相同封裝尺寸時(shí)可有更多的 I／ 0數(shù)，使組裝密度進(jìn)一步 提高。 (4)回流焊時(shí)，焊點(diǎn)之間的張力產(chǎn)生良好的自對(duì)中效果，允許有 50％的貼片精度誤差。它的 I/O 引線以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面 .引線間距大，引線長(zhǎng)度短，這樣 BGA 消除了精細(xì)間 距器件中由于引線而引起的共面度和翹曲的問(wèn)題。 為了適應(yīng)電路組裝密度的進(jìn)一步提高。引腳間距減?。亓繙p小，可靠性提高，使用更加方便等等，都是看得見(jiàn)的變化。 芯片上的接點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。 一、什么是封裝 封裝技術(shù)其實(shí)就是一種將集成電路打包的技術(shù)。 IBM 常用的組分是 5wt%Sn/95wt%Pb，它的熔點(diǎn)分別為 308℃ （ solid）和 312℃ （ liquid）或 3wt%Sn/97wt%Pb 它的熔點(diǎn)分別為 314℃ （ solid）和 320℃ （ liquid）。而且，印刷電路板上的芯片直接倒扣封裝技術(shù)，在應(yīng)用了底部填充料技術(shù)后，其可靠性也有了很大的提高，它在價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，使它的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。同時(shí)，由于芯片的特征尺寸越來(lái)越小，對(duì)引線鍵合工藝造成的壓力也越來(lái)越大，因?yàn)橐谌绱思?xì)微的間距中進(jìn)行引線鍵合，對(duì)于金屬引線的尺寸要求和鍵合方法都是一種考驗(yàn)。 在器件失效分析中，另一種十分有 用的分析方法是剖面分析（ crosssection）方法，即將封裝模塊進(jìn)行切割，觀察其截面情況。顯微鏡包括一般的光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡。 C－ SAM： C 模式掃描超聲顯微鏡的工作原理與普通醫(yī)學(xué)上所用的 B 超很相似，只是它使用的是 C 模式。 X 射線成象術(shù)： X 射線可以穿過(guò)塑封料并對(duì)包封內(nèi)部的金屬部件成像，因此，它特別適用 于評(píng)價(jià)由流動(dòng)誘導(dǎo)應(yīng)力引起的引線變形和 /或芯片焊盤的位移。失效分析方法一般可分為無(wú)損檢測(cè)和開(kāi)封檢測(cè)二種。在機(jī)械方面，包括一般的沖擊、振動(dòng)（如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下面的電子裝置）、填充料顆粒在硅芯片上產(chǎn)生的應(yīng)力、慣性力（如加農(nóng)炮外殼在發(fā)射時(shí)引信受到的力）等，這些負(fù)荷對(duì)材料和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)有彈性形變、塑性形變、彎曲（ buckle）、脆性或柔性斷裂（ fracture）、界面分層、疲勞裂縫產(chǎn)生及增殖、蠕變（ creep）及蠕變開(kāi)裂等；在熱學(xué)方面，包括芯片粘結(jié)劑固化時(shí)的放熱、引線 鍵合前的預(yù)加熱、成型工藝、后固化、鄰近元器件的重新加工（ rework）、浸錫、波峰焊、回流焊等，熱負(fù)荷造成的影響在于材料的熱膨脹，由于材料之間的 CTE 失配，引起局部應(yīng)力，導(dǎo)致失效；在電學(xué)方面，突然的電沖擊（如汽車發(fā)動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火）、由于電壓不穩(wěn)和電傳輸過(guò)程中突然的振蕩（如接地不良）而引起的電流波動(dòng)、靜電電荷、電過(guò)載或輸入電壓過(guò)高、電流過(guò)大，電負(fù)荷造成介電擊穿、電壓表面擊穿、電能的熱損耗、電遷移，還會(huì)引起電銹蝕、由于枝蔓晶生長(zhǎng)而引起的漏電流、電熱降解等；在輻射方面，封裝材料中微量的放射性元素（如鈾、釷等放射性元素 ）引起的 a 粒子輻射，尤其對(duì)存儲(chǔ)器有影響，會(huì)引起器件性能下降及包封料的降聚作用，在器件表面覆蓋聚酰亞胺涂層或用人工合成的填充料都是解決的途徑；在化學(xué)方面，環(huán)境造成的銹蝕、氧化、離子表面枝蔓生長(zhǎng)等都會(huì)引起失效，而潮濕環(huán)境下的潮氣進(jìn)入則是最主要的問(wèn)題，進(jìn)入塑封料中的潮氣，會(huì)將材料中的催化劑等其它添加劑中的離子萃取出來(lái)，生成副產(chǎn)品，進(jìn)入芯片上的金屬焊盤、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、材料的界面等，激活失效機(jī)理。在選擇加速力時(shí)尤其要特別小心，因?yàn)榧铀僭囼?yàn)的目的是在于讓確實(shí)存在的缺陷提前暴露出來(lái)，而不是為了誘導(dǎo)產(chǎn)生新的缺陷或讓存在的缺陷逃脫。老化試驗(yàn)的溫度、電壓負(fù)載和時(shí)間都因器件的不同而不同，同一種器件，不同的供應(yīng)商也可能使用不同的條件。質(zhì)量低劣的封裝可危害集成電路器件性能的其它優(yōu)點(diǎn)，如速度、價(jià)格低廉、尺寸小等等。波峰焊是早期發(fā)展起來(lái)的一種 PCB 板上元器件裝配工藝，現(xiàn)在已經(jīng)較少使用。激光印碼是利用激光技術(shù)在模塊表面刻寫(xiě)標(biāo)識(shí)。它又包括油墨印碼(ink marking)和激光印碼 (laser marking)二種。對(duì)于打彎工藝，最主要的問(wèn)題是引腳的變形。減少鉛的用量，主要是出于環(huán)境的考慮，因?yàn)殂U對(duì)環(huán)境的影響正日益引起人們的高度重視。用溶劑來(lái)去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。隨著模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)，以及嚴(yán)格控制注模條件，毛刺問(wèn)題越來(lái)越不嚴(yán)重了，在一些比較先進(jìn)的封裝工藝中，已不再進(jìn)行去飛邊毛刺的工序了。由于材料的聚合度（固化程度）強(qiáng)烈影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱應(yīng)力，所以，促使材料全部固化以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)于提高器件可靠性是十分重要的，后固化就是為了提高塑封料的聚合度而必須的工藝步驟，一般后固化條件為 170℃ 到 175℃ ， 2至 4小時(shí)。再將其加熱時(shí)，只能變軟而不可能熔化、流動(dòng)。將熱和超聲能量同時(shí)用于鍵合，就是所謂的熱超聲焊。表面粗糙（不平整）、有氧化層形成或是有化學(xué)沾污、吸潮等都會(huì)影響到鍵合效果，降低鍵合強(qiáng)度。具體的工藝參數(shù)可通過(guò)差分量熱儀（ Differential Scanning Calorimetry, DSC）實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。用芯片粘結(jié)劑貼裝的工藝過(guò)程如下：用針筒或注射器將粘結(jié)劑涂布到芯片焊盤上（要有合適的厚度和輪廓，對(duì)較小芯片來(lái)講 ，內(nèi)圓角形可提供足夠的強(qiáng)度，但不能太靠近芯片表面，否則會(huì)引起銀遷移現(xiàn)象），然后用自動(dòng)拾片機(jī)（機(jī)械手）將芯片精確地放置到芯片焊盤的粘結(jié)劑上面。較老式的劃片機(jī)是手動(dòng)操作的，現(xiàn)在，一般的劃片機(jī)都已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。轉(zhuǎn)移成型工藝一般包括晶圓減薄 (wafer ground)、晶圓切割 (wafer d icing or wafer saw)、芯片貼裝 (die attach or chip bonding)、引線鍵合 (wire bon ding)、轉(zhuǎn)移成型 (transfer molding)、后固化 (post cure)、去飛邊毛刺 (deflash)、上焊錫 (solder plating)、切筋打彎(trim and form)、打碼 (marking)等多道工序。在 BGA 封裝中，基板成本要占總成本的 80％左右。長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)可以使短邊引腳數(shù)少于 64個(gè)、引腳間距不大于 (1mm)的所有引腳都插入模塊底下的通孔中。 PQFP 有二種主要的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電子工業(yè)協(xié)會(huì) (EIA)的連接電子器件委員會(huì) (Joint Electronic Device Committee, JEDEC)注冊(cè)的 PQFP 是角上有凸緣的 封裝，以便在運(yùn)輸和處理過(guò)程中保護(hù)引腳。它封裝的器件相對(duì)于它的芯片尺寸和所包含的引腳數(shù)來(lái)說(shuō)，在電路板上的印跡 (foot print)是出乎尋常的小。而后成型技術(shù)的進(jìn)步及塑料封裝可靠性的提高，已使高引腳數(shù)四邊 封裝成為常規(guī)封裝技術(shù)。 SIP 的吸引人之 處在于它們占據(jù)最少的電路板空間，但在許多體系中，封閉式的電路板限制了 SIP 的高度 和應(yīng)用。缺點(diǎn)是燒結(jié)裝配時(shí)尺寸精度差、介電系數(shù)高（不適用于高頻電路），價(jià)格昂貴，一般主要應(yīng)用于一些高端產(chǎn)品中。它的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，外型靈活性小，不能滿足半導(dǎo)體器件日益快速發(fā)展的需要。目前，集成電路芯片的 I/O 線越來(lái)越多，它們的電源供應(yīng)和信號(hào)傳送都是要通過(guò)封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的連接；芯片的速度越來(lái)越快，功率也越來(lái)越大，使得芯片的散熱問(wèn)題日趨嚴(yán)重；由于芯片鈍化層質(zhì)量的提高，封裝用以保護(hù)電路功能的作用其重要性正在下降。它是集成電路芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的一道工序，是器件到系統(tǒng)的橋梁。 芯片通過(guò)封裝以后可以免受微粒等物質(zhì)的污染和外界對(duì)它的損害。為什么要對(duì)芯片進(jìn)行封裝？ 任何事物都有其存在的道理，芯片封裝的意義又體現(xiàn)在哪里呢？從業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)識(shí)來(lái)看，芯片封裝主要具備以下四個(gè)方面的作用：固定引腳系統(tǒng)、物理性保護(hù)、環(huán)境性保護(hù)和增強(qiáng)散熱。實(shí)現(xiàn)物理性保護(hù)的主要方法是將芯片固定于一個(gè)特定的芯片安裝區(qū)域，并用適當(dāng)?shù)姆庋b外殼將芯片、芯片連線以及相關(guān)引腳封閉起來(lái)，從而達(dá)到保護(hù)的目的。封裝這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力都有極大的影響。電子封裝的類型也很復(fù)雜。現(xiàn)在，金屬封裝所占的市場(chǎng)份額已越來(lái)越小，幾乎已沒(méi)有商品化的產(chǎn)品。 相對(duì)而言，塑料封裝自七十年代以來(lái)發(fā)展更為迅猛，已占據(jù)了 90％（封裝數(shù)量）以上的封裝市場(chǎng)份額，而且，由于塑料封裝在材料和工藝方面的進(jìn)一步改進(jìn)，這個(gè)份額還在不斷上升。 DIP 封裝的管腳從封裝體的兩端直線式引出 。其它一些縮寫(xiě)字可以區(qū)分是否有引腳或焊盤的互連，或是塑料 封裝還是陶瓷封裝體。它們能達(dá)到如此的緊湊程度是由于其引腳間距非常小，框架特 殊設(shè)計(jì)，以及模塊厚度極薄。在所有的引腳數(shù)和各種封裝體尺寸中，其引腳間距是相同的，都為 。PQFP 最常見(jiàn)的引腳數(shù)是 8 100、 13 164和 196。 BT 樹(shù)脂是 BGA 封裝中應(yīng)用最 廣的基板，同時(shí)，隨著 BGA 封裝在整個(gè) IC 封裝市場(chǎng)地位的不斷提高，也導(dǎo)致對(duì)基板材料數(shù)量和種 類的需求不斷增長(zhǎng)。下面 ，將對(duì)各個(gè)工序作簡(jiǎn)單的介紹。劃片機(jī)同時(shí)配備脈沖激光束、鉆石尖的劃片工具或是包金剛 石的鋸刀。對(duì)于大芯片，誤差 25微米（ 1 mil），角誤差 176。 在塑料封裝中，引線鍵合是主要的互連技術(shù)，盡管現(xiàn)在已發(fā)展了 TAB(tape automated bonding)、 FC(flip chip)等其它互連技術(shù)，但占主導(dǎo)地位的技術(shù)仍然是引線鍵合技術(shù)。熱壓焊的溫度在 300176。與熱壓焊相比，熱超聲焊最大的優(yōu)點(diǎn)是將鍵合溫度從 350℃ 降到 250℃ 左右（也有人認(rèn)為可以用 100℃ 到 150℃ 的條件），這可以大大降低在鋁焊盤上形成 AuAl金屬間化合物的可能性，延長(zhǎng)器件壽命，同時(shí)降低了電路參數(shù)的漂移。在塑料封裝中使用的典型成型技術(shù)的工藝過(guò)程如下：將已貼裝好芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中，將塑封料的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在 90℃ 到 95℃ 之間），然后放進(jìn)轉(zhuǎn)移成型機(jī) 的轉(zhuǎn)移罐中。目前，也發(fā)展了一些快速固化（ fast cure molding pound）的塑封料，在使用這些材料時(shí)，就可以省去后固化工序，提高生產(chǎn)效率。去飛邊毛刺工序工藝主要有：介質(zhì)去飛邊毛刺 (media deflash)、溶劑去飛邊毛刺 (solvent deflash)、水去飛邊毛刺 (water deflash)。溶劑包括N－甲基吡咯烷酮（ NMP）或雙甲基呋喃（ DMF）。而鍍鈀工藝，則可以避免鉛的環(huán)境污染問(wèn)題。對(duì)于 PTH 裝配要求來(lái)講，由于引腳數(shù)較少，引腳又比較粗，基本上沒(méi)有問(wèn)題。使用油墨來(lái)打碼，工藝過(guò)程有點(diǎn)象敲橡皮圖章，因?yàn)橐话愦_實(shí)是用橡膠來(lái)刻制打碼所用的標(biāo)識(shí)。激光源常常是 CO2或 Nd:YAG。波峰焊的工藝過(guò)程包括上助 焊劑、預(yù)熱及將 PCB 板在一個(gè)焊料峰（ solder wave）上通過(guò)，依靠表面張力和毛細(xì)管現(xiàn)象的共同作用將焊料帶到 PCB 板和器件引腳上，形成焊接點(diǎn)。封裝的質(zhì)量低劣是 由于從價(jià)格上考慮比從達(dá)到高封裝質(zhì)量更多而造成的。但比較通用的條件是在 125℃ 到 150 ℃ 溫度下，通電電壓在 （一般高出器件工作電壓 20％到 40％）通電測(cè)試 24到 48小時(shí)。加速力選擇要與器件可靠性要求緊密關(guān)聯(lián)，否則可能對(duì)改進(jìn)設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝參數(shù)確定等方面產(chǎn)生誤導(dǎo)作用。另外，特殊的機(jī)械失效也會(huì)影響器件性能，如雙極型器件中的小信號(hào)電流增益和 MOS 器件中的互導(dǎo)主要受較大機(jī)械應(yīng)力的影響。無(wú)損檢測(cè)就是借助于光、電、聲等方法，在不破壞器件結(jié)構(gòu)的條件下，尋找器件失效的原因。在電路測(cè)試中，引線斷裂的結(jié)果是開(kāi)路，而引線交叉或引線壓在芯片焊盤